发布时间 : 星期五 文章工业远程控制与物联网技术更新完毕开始阅读9a32cf2958eef8c75fbfc77da26925c52cc591d6
系统底层使用的是基于GSM技术的工业级的MODEM，是一种内嵌GSM无线通信模块，核心模块为WAVECOM。设备型号：wavecom m1206，该设备支持AT命令设置、双频GSM外置调制解调器、EGSM900/1800MHz或EGSM900/900MHz、支持TCP/IP、UDP以及PPP协议、2W射频功率输出、高灵敏度天线、支持话音、短信息、传真机数据传输、供电输入5V-24V、温度范围-25℃——+70℃工作状态、休眠模式下自动进入省电模式。
热网监控平台的核心部分是工作于后台的各功能模块程序。该程序采用C语言开发。为了提高SMS应用网关程序的通用性，网关程序和系统用户接口程序分开设计，使SMS功能模块可以完全脱离UI（User Interface）在后台运行。
热网监控平台的UI程序采用C++实现。使用VC++6.0软件能方便地开发出美观的人机界面。系统SMS功能模块程序和UI程序之间使用Window进程间命名管道通信机制进行数据传输，包括欲发送的报警短消息、收到的远程控制命令以及串口数据。
如下图5.2所示，上位机UI架构主要包括四大部分：热力站信息维护、系统设置、设备信息管理和故障中心。其中，热力站实时数据显示各站点供热管网运行信息、历史数据查询和历史曲线的生成、报表等功能；系统设置包括对站点信息维护、系统报警设置、短信单元设置和巡检管理等功能；设备信息管理则包括：设备基本信息维护、基础信息维护和设备信息综合查询；故障中心则是由热力站管网状况、故障信息维护和SMS收发信息查询等功能组成。
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5.1.3 M2M后台运行程序框架
每当读取数据库中采集回来的数据时，故障分析子模块会自动按照预先设定的极值对读出的各参数进行数据对比，将超出极值的数据自动保存到数据库故障信息表中。SMS网关自动检测该信息表中的内容，并对其按照预先格式封装发送。上述情况都是在城市热网远程监控系统后台来完成的。其子系统协调运行图如图5.3所示：
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图5.3 子系统协调运行图
其中，Sensor Data Collection子系统是数据收集子系统，它实时地从各种数字和模拟传感器收集原生数据。数据收集的频率取决于传感器的特性，其数据更新则按照系统预先设定的每5分钟刷更新一次。从各热力站收集来的数据先需要TCP/IP协议解析已确定热力站命。处理过的传感器数据发送给数据分析子系统，如Sensor Data Analysis子系统。
数据分析子系统（Sensor Data Analysis）分析数据并提供报告，该子系统具有同时提供数据收集和分析的功能。数据收集是实时的，而数据分析并不是实时的活动。Sensor Data Analysis子系统分析传感器当前和历史的数据，实施静态分析（如计算平均值和标准差），生成趋势报告，并在检测到干扰趋势时报警。
Sensor Data Server是数据服务器的一个子系统，它存储传感器的当前和历史数据。它从Sensor Data Collection子系统接收新的传感器数据。其他子系统需要这些数据，如Operator Interface子系统就需要显示这些数据。
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故障分析子系统（Failure Analysis Collection）主要用来将数据库读取出来的热力站实况数据做极值对比，然后将超过极值的数据保存在alarm_info信息表中。
远程维护子系统（Remote Control）主要起到监控人员远程控制作用。当需要关闭某热力站变频器或具体某个阀门开关时，协调子系统可调用该子系统进行远程控制功能。同时，该模块可通过维修工人发送短消息指令来对其进行操作，实现人与机器的互联、互动等功能。
数据库：采用微软公司的SQL Server2000作为数据库，完成热网监控实时数据录入、查询、修改、备份、恢复及相关历史数据处理。本系统数据库dbheatnetmanage.mdf在原有系统中增加了部分数据，详见表5.1。
表5.1 新增数据表
数据表 Alarm_info Modem_table Send_sms Recsms_table Send_error Sms_phonebook Station_info（原有） Station_data（原有）
功能概述 故障信息表 设备（GSM Modem）
管理表 已发信息表 已收信息表 发送失败表 员工信息表
热力站信息表 热力站实况数据采集表
SMS Gateway子系统，即短信网关。该子系统主要用来将alarm_info表中的故障信息监测出来，并进行相应格式的封装，通过SMS的方式发送给专业维修工人手机上。该功能实现的是短信发送、接收和无关短信过滤的功能。
协调子系统：主要功能是协调后台程序的正常运行，防止消息冲突造成系统运行出错等状况。负责各功能模块消息响应，如短消息发送与接收。当检测到故障信息表中的内容时，则调用SMS发送功能函数，将其发送出去；如果串口通信模块接收到SMS短信时，则将该控制命令消息发送给运行维护子系统，进而控制相关执行器的开/关。
用户界面子系统，即Operation Interface子系统。主要给监控中心操作人员提供各热力站工况运行数据和供热管网故障信息。
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5.2故障报警与故障处理
传统的热网监系统中，维修工人如果远离机器设备，便无法了解所维护设备的运行情况，更无法进行有效控制。即使故障发生，维修工人也不能快速、有效地查出事故来源，并对其作出相应的诊断与隔离。在城市热网监控系统中引入M2M技术，完善了原故障诊断报警功能和异地故障隔离控制功能，增加了人与机器、机器与机器之间的互信与互动，提高了故障隔离和处理速度。
5.2.1故障诊断报警
故障诊断采用极值检测法。检测到的供热管网运行数据存入监控中心数据库后，需进行热网数据极值检查。该方法设计的关键是合理选择极值上下界值，因此，要结合历史管网检测数据资料及设备运行允许值范围设置极值上下界值。对于超过极值上下界的数据，被认定为故障信息，将自动显示，并通过SMS功能模块以短信方式报知设备维护人员。
热网监控系统故障报警包括：供回水压力高、低限报警、供水滤污阀前后压差高限堵塞报警、回水温度低限报警、DTU通讯失败报警、水箱水位溢流、水位低限报警、循环泵变频器故障、工频过载报警、补水泵变频器故障、工频过载报警、热力站供电状态为空值报警和管道爆裂报警。
GSM ModemSIM Card热热热热1热热热热2热热热热n热热SQL热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热SMS热热热热热热热热GSM热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热SMS热热热热热热热热热热热热热热热热GSM热热M2M热热图5.4 故障诊断报警平台设计结构
故障诊断报警系统的实现由数据采集模块、故障分析模块和SMS功能模块三部分组成：
数据采集模块：实时采集各热力站管网温度、压力、流量和其他运行参数，实时监测每个采集计量仪表的运行状况，最终将数据统计、存储到数据库中。
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